Задание №4 — МЕХАНИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Разберем физические процессы, описывающие движение искусственного спутника Земли (ИСЗ), по порядку:

1. Действующая сила (А). Спутник удерживается на круговой орбите благодаря гравитационному притяжению Земли. Согласно закону всемирного тяготения, между любыми двумя телами действует сила, прямо пропорциональная произведению их масс и обратно пропорциональная квадрату расстояния между ними. Таким образом, спутник движется под действием силы всемирного тяготения (пункт 7).

2. Направление скорости (Б). При движении тела по окружности вектор мгновенной скорости в любой точке траектории направлен по касательной к орбите (пункт 5). Это фундаментальное свойство криволинейного движения.

3. Направление ускорения (В). Так как спутник движется по круговой орбите равномерно (по модулю скорости), его ускорение является центростремительным. Согласно второму закону Ньютона, вектор ускорения сонаправлен с равнодействующей силой (в данном случае — силой тяготения). Следовательно, ускорение направлено к центру орбиты (пункт 4).

4. Изменение ускорения при переходе на более низкую орбиту (Г). Центростремительное ускорение $a_{ц}$ создается силой всемирного тяготения. По второму закону Ньютона:
$m \cdot a_{ц} = G \cdot \frac{M \cdot m}{r^2}$,
где $G$ — гравитационная постоянная, $M$ — масса Земли, $m$ — масса спутника, $r$ — расстояние от центра Земли до спутника ($r = R + h$).
Сократив на массу спутника $m$, получаем формулу для ускорения:
$a_{ц} = \frac{G \cdot M}{r^2}$.
При переходе на более низкую орбиту высота $h$, а значит и расстояние $r$, уменьшается. Так как расстояние $r$ стоит в знаменателе, то при его уменьшении величина ускорения $a_{ц}$ увеличится (пункт 1).

Сопоставим полученные результаты с пропусками:
А — 7 (сила всемирного тяготения)
Б — 5 (по касательной к орбите)
В — 4 (к центру орбиты)
Г — 1 (увеличится)

Ответ: 7541

Источник: ФИПИ